单机片的发展趋势及其在设备自动化系统改造中的应用

单机片的发展趋势及其在设备自动化系统改造中的应用

梅有明

扬州朗日新能源科技有限公司  225800

摘要：对于计算机而言，单片机是必不可少的主要构成部分，若计算机中没有单片机，计算机各个系统功能就不能正常运营。那么，之所以这样，其根本原因是由于单片机中包含许多部件，比如：储存器以及中央处理器等等，其通过集中这些部件功能，可以确保计算机稳定运行。可以这样说，计算机构成与单片机有着密切的联系。并且因为单片机的种类相当多，所以企业必须要将单片机独特的性能充分展现出来，为单片机创造更大的发展空间。基于此，本文主要介绍了单片机的发展趋势，而且分析了单片机在设备自动化系统改造中的应用，以供参考。

关键词：单片机；设备；自动化系统；改造

单片机的出现为设备自动化系统改造提供途径，使其得到技术上的支撑，对传统机械设备的缺陷进行弥补，从根本上实现机型设备自动化。通过运用自动化机械设备，使传统生产模式发生很大的变化，将原来生产中许多问题都得到解决，比如：机械设备危险性相当高以及操作难度很大等等，使设备操作更加安全，减少操作难度，提升生产效率，减少生产周期，降低在生产活动中人力以及物力的投入。毋庸置疑，现如今，自动化机械设备已经成为十分常见的生产设备。因此，我国在机械设备改造中必须要普遍合理应用单片机，通过单片机使机械设备更加自动化以及智能化。

一、单片机的发展趋势

（一）微型单片化

普通的单片机是由多个部分组成的芯片，通常包括中央处理器、随机存取数据存储以及只读程序存储器等等，而增强型的单片机添加多项功能，主要包括看门狗以及A/D转换器等等，而且有些单片机也与LCD驱动电路相结合，这样一来 不管是单片机的功能还是形式，都会日益增多。

（二）主流和多品种同时共存

现如今，单片机种类多样化，然而最为广泛应用是将80C51作为中心的单机片，该类型单片机兼容其指令系统以及结构，比如：飞利浦公司生产的产品以及ATMEL公司生产的产品等等[1]。因此，在我国普遍应用该类型单片机。然而其他企业生产的单片机也进行应用。在一个市场中同时共存主流单片机和其他企业生产的单片机，其彼此作用，相辅相成，一起发展。

（三）大容量和高性能

原来的单片机中的ROM和RAM分别是1KB到4KB、64B到128B。然而若碰到非常复杂的场合，原来的电机片就无法充分发挥自身的作用，必须要使单片机积极对外增加容量，才可以真正满足复杂场合的需求，这就表示单片机在改造中应该延伸储存功能，以保证单片机不仅大容量，而且高性能。除此之外，在改造单片机中应该适当的完善CPU性能，加快指令运算速度，使系统控制具有较强的可靠性。

（四）串行扩展技术

以往因为未改造单片机，普通的单片机经三总线结构扩展外围器形成单片机运用的主流机构。而因为低价位OTP的不断发展，各类特殊存储器也日益扩展，又因为在单片机中引入围接口，以推动单片机结构发展。特别是SPI以及I2C添加到单片机后，使单片机技术得到进一步扩展。

二、单片机在设备自动化系统改造中的应用

利用设备自动化系统改造，就可以实现设备自动化，让设备不需要人类外力辅助，可以自动完成各项生产作业步骤，将以往的人工劳动完全代替，可以显著减少生产劳动强度，提升生产力，促进经济发展，加快产业升级。因此，在设备改造中必须要重视对单片机的运用，使用单片机完成设备自动化系统改造。下面主要介绍了单片机在设备自动化系统改造中的应用：

（一）软件设计

必须需要基于软件系统真正实现单片机功能，自动化系统必须要以软件基础为平台运行，所以在设备自动化系统改造中必须要重视软件系统设计，是设备自动化系统改造设计的关键所在[2]。在软件设计中必须要考虑设备对系统的需求，考虑实现功能和不同子系统之间的相互协调。设计思路通常是将输入的变量实施处理以及逻辑运算后，从输出口进行输出，将指令进行发送，做好操作。在实际设计中必须要运用模块化设计理念，结合每个功能模块的协调来调试以及修改程序，减少设计难度，降低设计总任务量。并且模块设计易于扩充升级，可以为设备升级预留出足够的空间。

（二）控制总电路的设计

控制总电路设计对系统控制灵敏性以及控制性能都有直接的影响，是让每个系统可以协调工作的重点，如果控制中电路设计出现不足，容易造成控制系统失灵的情况出现。单片机结构往往是非常紧凑的，指令系统功能相当强，系统资源占用也很小，控制总电路设计中必须要综合考虑控制的安全性以及稳定性，倘若有特殊功能需求，就必须要考虑中继系统扩展以及特殊功能扩展。并且在输入与输出电路设计上，必须要科学设计寻址方法，保证选址方法是非常合理的，防止地址与数据之间产生冲突，导致时延等问题出现，导致系统不够灵敏，所以必须要运用译码法以及线选法完成寻址功能设计[3]。并且在输出显示中必须要结合打片机时序分析，对地址信号进行科学处理，进而确保可以灵活应对输入变化，将输入状态完全锁存，保证输出具有较强的有效性以及准确性。

（三）驱动电路设计

单片机硬件系统和软件系统之间的协调必须要利用驱动来真正实现，如果驱动电路设计有不足之处，就会造成软件系统和硬件系统不能协调工作，对系统功能造成负面影响。就驱动电路设计来讲，必须要认真考虑输入输出信号处理，自动化控制过程的协调，端口驱动连接方法，保证单片机和控制器件是有效连接的。并且开关信号驱动的执行元件有很多，主要包括继电器以及可控硅等等，执行元件通常会结合执行信号开展各项工作。

（四）软硬件抗干扰设计

工业生产用单片机工作环境是非常特殊的，所以在设备自动化系统改造中必须要考虑工作环境，提高系统的抗干扰性能。一旦出现干扰情况，不仅导致系统不够稳定可靠，容易初选误动情况，也容易造成瘫痪和设备损坏。比如：信号干扰，还有谐波干扰等等[4]。首先，就抗干扰软件来讲，必须要从硬件抗干扰以及软件抗干扰两个角度来分析。比如：利用加装续流二极管可以将反电势干扰完全消除。其次，就软件抗干扰来讲，需要考虑到软件的稳定以及安全问题，保证软件具有较强的稳定性以及兼容性。如果软件出现漏洞或者崩溃情况，势必会对系统稳定性造成很大的影响，使得系统出现错误问题，导致系统无法正常运行，不能真正实现自动化性能，而且对生产安全有着严重的威胁，所以在这种情况下，必须要将设计认真做好。

结语：

总而言之，在新时期下社会生产中自动化以及机械化程度不断提高，设备自动化发展已经逐渐成为一种必然的趋势。而单片机的兴起和发展可以为设备自动化系统改造提供可能，彻底突破传统技术的约束，将设备自动化操作和控制问题得到有效解决，显著提高生产效率以及生产水平，而且减少生产成本，增加企业的经济利润。然而在实际改造中应该将系统设计工作落实到位，保证设计既合理又规范。

参考文献：

[1]武夏林,李丹云.STM32单机片的智能止鼾器设计[J].电子世界,2021(06):156-157.DOI:10.19353/j.cnki.dzsj.2021.06.067.

[2]崔瑾娟.单片机在电子技术中的应用与开发[J].电子技术与软件工程,2021(02):106-107.

[3]周子航,高冀原,冯凯,耿鱼银,马耀文.基于STM32单片机的智能家居系统设计探究[J].信息记录材料,2020,21(04):193-194.DOI:10.16009/j.cnki.cn13-1295/tq.2020.04.125.

[4]蒋双燕.PLC与单片机技术选用的有效策略分析[J].中国新通信,2019,21(21):96.